3. 双风机双电源系统构成
掘进工作面通风的可靠性,最终要落到“设备怎么配、电源怎么来、开关怎么接、电缆怎么走”这四个具体问题上。双风机双电源联锁系统并不是简单地把两台风机并排安装、把两路电源随意接入,而是一套有明确主备关系、有独立供电路径、有联锁逻辑约束的完整系统。理解它的构成,是后续安装、调试和故障判断的基础。
一、主扇与备用扇的配置关系
掘进工作面通常采用“一主一备”两台局部通风机,二者能力应匹配,备用扇的额定风量、全压不应低于主扇,以保证主扇故障停机、备用扇投入后,工作面风量仍能满足规程要求。两台风机一般并列安装在同一风机架上,通过各自的连接风筒汇入同一趟主风筒,或采用“双风机、双风筒、自动切换”的方式,在风筒末端通过切换装置实现送风路径的转换。
配置上有几个关键点需要把握:其一,主备风机应型号一致或性能相近,避免切换后风量、风压出现大幅波动;其二,两台风机必须设置各自的止回或隔离措施,防止备用风机未运行时主风筒内的风流经停运风机倒流,形成循环风或短路;其三,风机安装位置应设在新鲜风流中,距掘进巷道回风口有足够距离,且两台风机进风口不得相互干扰。实际布置中,常见做法是主备风机共用一段进风侧风筒,各自出口经三通或切换风筒接入主风筒,切换装置可为手动插板式,也可为自动风门式。
二、双回路电源引入方式
双电源的核心要求是“两路电源相互独立”,即一路电源故障时,另一路仍能正常供电。工程上常见的引入方式有两种:一种是从井下中央变电所或采区变电所的不同母线段分别引出两回路,两回路来自不同的变压器或不同的高压进线;另一种是一路引自井下变电所、另一路引自地面或其它独立电源点。无论哪种方式,两回路都不得取自同一台变压器、同一段母线,否则就失去了“双电源”的意义。
两回路电源一般以“一用一备”或“双回路同时带电、分列运行”的方式接入。采用一用一备时,工作回路带主扇,备用回路处于带电热备用状态,通过联锁开关实现失电自动切换;采用双回路同时带电时,主备风机分别由两回路供电,任一路失电时联锁装置动作,停运对应风机并启动另一台。需要强调的是,备用电源必须保持“随时可投入”的状态,不能长期停电或带病运行,否则联锁切换就形同虚设。
三、开关设备类型与联锁关系
双风机双电源系统的开关配置通常包括:主扇控制开关、备扇控制开关、双电源切换(或联锁)开关,以及必要的馈电开关和启动器。主备风机一般各配一台矿用隔爆型真空电磁起动器,具备就地/远程控制、过载、短路、断相、漏电闭锁等保护功能。联锁关系通过专门的联锁控制装置或带联锁功能的组合开关实现,其基本逻辑是:主扇运行、备扇停运;主扇失电或故障停机时,备扇自动投入;备扇投入后主扇不得自行重启,需人工确认后复位。
联锁逻辑必须做到“先停后投”,即检测到主扇失电后,先确认主扇开关已断开,再合上备扇开关,防止两路电源经风机或开关形成反送电。对于采用双回路同时带电的系统,两路进线之间应设置可靠的机械或电气闭锁,严禁两路电源并列运行。开关整定值应按风机额定电流的1.1~1.2倍选取,过载保护动作时间应与风机启动时间相匹配,避免启动瞬间误跳。
四、电缆敷设要求
两回路电源电缆应分沟、分侧敷设,尽量保持足够间距,避免一路电缆故障(如被砸伤、着火)同时波及另一路。电缆必须选用经检验合格的矿用阻燃电缆,截面按风机额定电流和允许电压损失校验,一般按长时允许载流量选择后再校验启动时的电压损失,确保风机启动端电压不低于额定电压的75%。电缆连接应采用合格的接线盒或插接装置,严禁明接头、“鸡爪子”接线。
电缆在巷道内应悬挂整齐,与风筒、水管保持规定间距,穿越巷道交岔点、风门处应有保护措施。主备风机电缆应有明显标识,标明回路编号、供电方向和维护责任人,便于故障时快速识别。对于移动式风机,电缆应留有适当余量并采用吊挂方式,防止拉脱或磨损。
五、系统拓扑结构
把上述要素串起来,双风机双电源系统形成一个“双电源—双开关—双风机—单风筒”的拓扑结构:两路独立电源分别经馈电开关进入主扇起动器和备扇起动器,两台起动器之间通过联锁控制线连接,主备风机出口经切换装置汇入主风筒送至掘进工作面。正常运行时,一路电源带主扇向工作面供风,另一路带电热备用;主扇失电时,联锁装置动作,备扇投入,送风不中断。
从拓扑图可以看出,系统的可靠性来自三个“独立”:电源独立、开关独立、风机独立,而联锁装置是把三者组织起来的中枢。实际安装时,应重点核对两回路是否真正独立、联锁动作是否先停后投、切换装置是否可靠隔离,以及电缆敷设是否满足分侧分沟要求。只有这些构成要素都到位,双风机双电源联锁才能在主扇故障时真正发挥作用,保证掘进工作面持续通风。